[發(fā)明專利]低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110556079.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113514266B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王吉;何雪靜;李振林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 周達;陳燁

1.一種低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，包括：

內(nèi)部形成有扇形腔體的殼體，所述殼體包括：相對的進口端蓋和出口端蓋，相對的前擋板和后擋板，相對的左擋板和右擋板，

在所述扇形腔體內(nèi)自上而下依次分布著第一均流板、第二均流板、中間纏繞管，所述第一均流板上設(shè)置有第一導流孔，所述第二均流板上設(shè)置有第二導流孔，所述第一導流孔的孔徑大于所述第二導流孔的孔徑；

所述中間纏繞管由順時針、逆時針交叉排列的螺旋繞管形成，所述中間纏繞管包括最外層繞管、最內(nèi)層繞管和位于所述最外層繞管和所述最內(nèi)層繞管之間的中間層繞管；所述最外層繞管、所述中間層繞管和所述最內(nèi)層繞管的弧度與所述扇形腔體的弧度相同；

所述扇形腔體的殼側(cè)截面積與所述扇形腔體的弧度的關(guān)系如下：

上式中：A_shell為殼側(cè)截面積；R_max、R_min分別表示實驗裝置的最大纏繞半徑和最小纏繞半徑，其值由所選取中間纏繞管最外層繞管及最內(nèi)層繞管距離中心筒的距離決定；P_r表示相鄰兩層繞管的層間距；D為繞管的外徑；rad為扇形腔體的弧度；

所述實驗裝置內(nèi)質(zhì)量流量與所述扇形腔體的弧度的關(guān)系如下：

上式中：r_max、r_min分別表示繞管式換熱器的最大纏繞半徑和最小纏繞半徑，其值根據(jù)實際換熱器的大小來決定；m為繞管式換熱器總質(zhì)量流量；m_test為實驗測試段質(zhì)量流量；rad為扇形腔體的弧度，為π/8。

2.如權(quán)利要求1所述的低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，所述中間纏繞管包括6層順逆時針交叉排列、弧度π/8的管束，每層管束包括40根繞管，所述最外層繞管、最內(nèi)層繞管為半圓形繞管，所述中間層繞管為圓形繞管。

3.如權(quán)利要求2所述的低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，所述前擋板和/或所述后擋板在與所述中間纏繞管相正對的位置設(shè)置有可視化窗口；所述左擋板和所述右擋板外壁面開設(shè)有用于固定每根繞管的第一開孔，所述第一開孔與每根繞管之間設(shè)置有超低溫密封膠；所述前擋板和所述后擋板開設(shè)有穿透所述半圓形繞管的第二開孔，所述第二開孔用于固定所述可視化窗口。

4.如權(quán)利要求3所述的低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，所述第一導流孔的孔徑在7毫米至15毫米之間，所述第二導流孔的孔徑在5毫米至12毫米之間。

5.如權(quán)利要求4所述的低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，所述中間纏繞管自上而下包括：充分發(fā)展段和壓降測試段，所述壓降測試段包括用于銜接所述充分發(fā)展段的第一部分和用于進行傳熱測試以及流型觀察的第二部分，所述第二部分設(shè)置有壓力傳感器、加熱機構(gòu)以及溫度傳感器。

6.如權(quán)利要求5所述的低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，所述可視化窗口與所述第二部分相正對。

7.如權(quán)利要求6所述的低溫工況下繞管式換熱器內(nèi)流型觀測實驗裝置，其特征在于，在高度方向上，所述充分發(fā)展段為第一至第十根繞管，所述第一部分為第十一至第二十根繞管，所述第二部分為第二十一至第四十根繞管。